(57)【要約】【課題】高い回転数においても信頼できる冷却を保証する冷却装置を備えた回転管球形放射器を提供する。【解決手段】管球状の放射器容器１を有し軸線Ａの周りに回転可能に支承された管を含み、放射器容器の底部８に陽極が設けられている回転管球形放射器において、放射器容器１に冷却材の貫流する冷却装置を設け、その少なくとも底部８の範囲に、接線方向の流れ成分が冷却材中に生ずるのを妨げる流れ案内構造を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管球状の放射器容器（１）を有し軸線（Ａ）の周りに回転可能に支承された管を含み、放射器容器（１）の底部（８）に陽極が設けられている回転管球形放射器において、放射器容器（１）は冷却材の貫流する冷却装置を備え、冷却装置は少なくとも底部（８）の範囲に、接線方向の流れ成分が冷却材中に生ずるのを妨げる流れ案内構造（１０〜１４）を有することを特徴とする回転管球形放射器。
【請求項２】
流れ案内構造（１０〜１４）は冷却装置のほぼ半径方向に延びるラジアル部分（４）に設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転管球形放射器。
【請求項３】
流れ案内構造（１０〜１４）はラジアル部分（４）の面の主要部分にわたって延びていることを特徴とする請求項１又は２記載の回転管球形放射器。
【請求項４】
流れ案内構造（１０〜１４）は半径方向に延びる条片（１０、１０a、１０b）を含むことを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項５】
冷却装置は、放射器容器（１）を少なくとも部分的に囲む外囲器（３）を有し、放射器容器（１）と外囲器（３）との間に冷却材の貫流する間隙（２）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項６】
流れ案内構造（１０〜１４）は外囲器（３）の放射器容器（１）側の内面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項７】
放射器容器（１）の外囲器（３）側の外面は、少なくとも底部の範囲にフィン（１２）及び／又は条片（１０、１０a、１０b）を有することを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項８】
流れ案内構造（１０〜１４）は間隙（２）内に設けられ冷却材の貫流する多孔性又は発泡性の材料を含むことを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項９】
材料が、多孔性焼結金属、金属発泡体、多孔性セラミックス、セラミックス発泡体の群から選ばれることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項１０】
底部（８）と外囲器（３）との間の間隙（２）内に、放射器容器（１）に対して相対的に固定されているか又は他の速度で回転可能である円板（１７）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項１１】
外囲器（３）が少なくとも２つの部分から作られ、両部分の一方は底部（８）の範囲に取付けられた第１のキャップ（１９）であることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項１２】
外囲器（３）はさらに２つの外囲器半殻（２０）を含み、これらの半殻は放射器容器（１）の中央部分に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項１３】
外囲器（３）は第２のキャップ（２１）を含み、この第２のキャップ（２１）は放射器容器（１）の底部（８）に対向する別の底部（９）に取付けられていることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項１４】
外囲器（３）はプラスチック又はポリエーテルエーテルケトンから作られていることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項１５】
外囲器（３）は放射器容器（１）を回転運動させるために駆動装置と結合されていることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の回転管球形放射器。
【請求項１６】
冷却材は絶縁油又は水であることを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載の回転管球形放射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転管球形放射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転管球形放射器は知られている（例えば特許文献１参照）。その回転管球形放射器においては、陰極及び陽極が真空密の放射器容器の内部に固定して取付けられている。そのように形成された管は回転可能に支承されている。陰極から陽極へ向けられた電子線は、管に関して固定されている磁気的偏向装置により偏向され、偏向された位置に固定的に保持される。電子線を制御して減速させるときに陽極内に生じる熱を導出するために、放射器容器は冷却装置を備えている。冷却装置は例えば放射器容器を囲む外囲器を含んでいる。外囲器と放射器容器との間に形成された間隙内に、熱を導出するために冷却材、例えば絶縁油がポンプにより循環される。
【０００３】
さらに、外囲器によって囲まれた放射器容器を有する回転管球形放射器が知られている（例えば特許文献２参照）。その放射器容器は、外囲器内に配置された軸受により軸線の周りに回転可能に支承されている。それゆえ、放射器容器は固定された外囲器内で回転する。外囲器と放射器容器との間に形成された間隙内には冷却材が導入及び導出され、それによって放射器容器はその外側の周囲に冷却材を流される。冷却材中に横渦が生ずるのを妨げるため、放射器容器の冷却材と接触する外側（周面、正面）に凹所が配置されている。周面上において凹所は溝状に形成され、放射器容器の周方向に延びている。正面上において凹所は同心的に配置されている。また別の回転管球形放射器が知られている（例えば特許文献３、特許文献４、特許文献５及び特許文献６参照）。
【０００４】
特に管の200回転/分を超える高い回転数を使用する場合、十分な冷却を維持するためには、冷却材を循環させるためのポンプの出力を著しく上昇させることが必要であることが実際に明らかになった。またポンプの出力を上昇させた場合でも、時々冷却媒体の輸送が、特に陽極の熱的に高く負荷される範囲では著しく速度が落ちるか又はそれどころか完全に停止することが観察される。その結果、陽極が望ましくなく強く加熱されることがある。
【特許文献１】独国特許第19612698 号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第10319735 号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第19929655 号明細書
【特許文献４】米国特許第6426998 号明細書（注：特許文献３の対応米国特許）
【特許文献５】独国特許第10335664 号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第102004003370 号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来技術に従う欠点を除くことにある。特に回転管球形放射器において、高い回転数の場合にも安全で信頼できる冷却を保証する冷却装置を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、特許請求の範囲の請求項１の特徴により解決される。好ましい実施態様は請求項２乃至１６の特徴からもたらされる。
【０００７】
本発明に従う回転管球形放射器は、管球状の放射器容器を有し軸線の周りに回転可能に支承された管を含み、その放射器容器の底部に陽極が設けられ、放射器容器は冷却材の貫流する冷却装置を備え、冷却装置は少なくとも底部の範囲に、接線方向の流れ成分が冷却材中に生ずるのを妨げる流れ案内構造を有する。
【０００８】
冷却装置が少なくとも底部の範囲に、接線方向の流れ成分が冷却材中に生ずるのを妨げる流れ案内構造を有するという比較的簡単に実施し得る措置によって、管の高い回転数においても卓越した冷却が保証され得ることが明らかになった。それは、現在の知識レベルに従えば、本発明に従い提案された流れ案内構造を備えることによって、冷却材中にコリオリの力により生ずる流れの接線方向の偏向が非常に減少するか阻止されることに起因するものと見なされる。冷却媒体中に望ましくない逆流が生ずることはない（逆流が発生した場合、逆流の克服にはポンプの著しい出力増加を必要とする）。また、冷却材の輸送の望ましくない減速又は静止は妨げられる。
【０００９】
有利な実施態様に従えば、流れ案内構造は冷却装置のほぼ半径方向に延びるラジアル部分に設けられる。「ラジアル部分」とは軸線と交わる冷却装置の面を意味する。この部分にこそコリオリの力により望ましくない逆流が形成される。本発明に従い提案される流れ案内構造は、従って底部の範囲における放射器容器の外面に、並びに場合によっては放射器容器の中央部分の小さい直径を持った範囲に設けられる。
【００１０】
別の実施態様に従えば、流れ案内構造はラジアル部分の面の主要部分にわたって延びるように設けられている。即ち、流れ案内構造はラジアル部分のたいていリング状に形成された面の半径の主要部分にわたって延びる。
【００１１】
特に簡単な実施態様に従えば、流れ案内構造は半径方向に延びる条片を含む。この条片は断続していてもよい。条片は単に面の１つの部分にわたって延びていてもよい。条片はまた、半径方向に延びる迷路状構造の構成要素であってもよい。流れ案内構造は、例えば放射器容器の外面を囲み適切に案内された導管から形成されることもできる。
【００１２】
特に簡単な構造上の実施態様に従えば、冷却装置は放射器容器を少なくとも部分的に囲む外囲器を有し、その結果放射器容器と外囲器との間に冷却材の貫流する間隙が形成されている。この場合、流れ案内構造は外囲器の放射器容器側の内面に設けられていると好ましい。従って、そのように構成された回転管球形放射器においては、放射器容器は真空容器を形成し、外囲器は共に回転する冷却材容器を形成する。
【００１３】
陽極からの熱排出をさらに改善するために、放射器容器の外囲器側の外面は、少なくとも底部の範囲に、好ましくは半径方向に延びるフィン及び／又は条片を有する。それゆえ、放射器容器の外面の冷却すべき表面が拡大され熱排出が促進される。さらに、流れ案内構造が、面内にほぼ規則正しく配置され軸線方向に延びる多数の要素、例えば円筒状のピンなどを含むことも可能である。
【００１４】
別の実施態様に従えば、流れ案内構造は間隙内に設けられ冷却材の貫流する多孔性又は発泡性の材料を含む。この材料は、特に以下の群、即ち、多孔性焼結金属、金属発泡体（フォームメタルとも呼ばれている）、多孔性セラミックス、セラミックス発泡体（フォームセラミックスとも呼ばれている）から選ぶことができる。この提案された材料を用いることは、流れ案内構造の特に簡単な実施を可能にする。
【００１５】
外囲器は、別の実施態様に従えば少なくとも２つの部分から作ることができ、両部分の一方は底部の範囲に取付けられた第１のキャップである。さらに外囲器は２つの外囲器半殻を含むことができ、その半殻は放射器容器の中央部分に設けられている。提案された外囲器半殻を備えることは、中央部分が互いに向き合っている底部より短い直径を有する放射器容器に特に使用される。さらに外囲器はこの場合第２のキャップを含むことができ、この第２のキャップは放射器容器の底部に向き合う別の底部に取付けられている。提案された実施態様に従えば、外囲器は従ってほぼ４つの部分からなることができ、その放射器容器側の内面に、少なくともラジアル部分において適切な流れ案内構造が設けられている。外囲器の簡単な組立て及び放射器容器との強固な結合によって、簡単かつコストの安い方法で本発明に従う冷却装置を実現することができる。
【００１６】
別の構成に従えば、外囲器はプラスチック、好ましくはガラス繊維、炭素繊維又は合成繊維で強化されたプラスチック又はPEEK（ポリエーテルエーテルケトン： Victrex社の登録商標）から作られている。外囲器はさらに、放射器容器を回転運動させるために駆動装置と駆動に適するように結合することができる。そのために外囲器には駆動装置と駆動に適するように連結するための適切な構造物を設けることができる。その構造物は、例えば、歯付きベルトと噛み合うための歯車、駆動装置に設けられた連結部に係合するための凹所又は突起等であってよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下において本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は第１の回転管球形放射器の概略断面図を示す。回転管球形放射器は軸線Ａの周りに回転可能な放射器容器１を有し、この放射器容器１は間隙２を形成しながら外囲器３と固く結合されている。間隙２はほぼ半径方向に延びるラジアル部分４を有し、このラジアル部分４は図１ではハッチングを付して示されている。さらに間隙２はカバー部分５を有し、このカバー部分５は図１では白く示されている。間隙２は冷却材、例えば絶縁油又は水を導入するための冷却材入口６及び冷却材を導出するための冷却材出口７を備えている。放射器容器１は真空容器を形成し、外囲器３は共に回転する冷却材容器を形成する。
【００１９】
金属又は他の適切な材料から作られた真空密の放射器容器１は管球状に構成され、底部８の範囲に放射器容器１と固く結合された陽極（図示せず）を有する。底部８に向き合った別の底部９の範囲には陰極（図示せず）が設けられている。
【００２０】
図２は図１のＸ-Ｘ´線に沿う概略断面図を示す。間隙２内には半径方向に延びる条片１０及びその間に存在する冷却通路１１から形成された流れ案内構造が設けられている。
【００２１】
図２のＡ-Ａ´線に沿う断面を示す図３から明らかなように、冷却通路１１はカバー部分５に向かって開く範囲が半径方向に外側に向かって広がっている。図２のＢ-Ｂ´線に沿う断面を示す図４に示されるように、冷却通路１１は放射器容器１側に、好ましくは半径方向に延びるフィン１２を備えることができる。フィン１２を設けることによって冷却すべき表面が拡大され、それにともない冷却材への熱伝達の効果が高められる。
【００２２】
図５a〜fは底部８の範囲における流れ案内構造の異なる変形例を示す。図５aにおいては、底部８の主要部分にわたって半径方向に延びる第１の条片１０aが設けられている。第２の条片１０bはこれに対しそれぞれ底部８の半径方向外側部分にわたってのみ延びている。
【００２３】
図５bに示された変形例においては、第１の条片１０a及び第２の条片１０bは断続している。
【００２４】
図５dから明らかなように、条片１０は迷路状に延びることもできる。またそれにともなって間隙２における接線方向の流れベクトルの形成が妨げられ、さらに冷却材への熱の特に有効な伝達が達成される。
【００２５】
適切な流れ案内構造はまた、軸線方向に延び、好ましくは六角形対称に配置された円筒状のピン１２a（図５c）、六角形の歯構造１３（図５e）又は三角形の歯構造１４（図５f）によっても作られ得る。
【００２６】
図６a〜fは、半径方向に延びる流れ案内構造に垂直の部分断面図を示す。放射器容器１の外囲器３側の外面１５はざらざらした状態に形成されている。そのような凹凸は例えば砂吹き付け研磨又は他の適切な技術により作ることができる。その凹凸は例えば図４に符号１２で示されるように半径方向の溝の形に構成することもできる。
【００２７】
図６a〜cから明らかなように、条片１０は外囲器３に、放射器容器１に、又は外囲器３及び放射器容器１に取付けることができる。さらに、条片１０は自立式に形成する、即ちスポークの様式で間隙２を通して延びることも可能である（図６d参照）。
【００２８】
条片１０の代わりに、自立式の棒材１６が半径方向に間隙２を通して延びることもできる（図６e参照）。図６fに示された変形例では、流れ案内構造は放射器容器１の構成要素である。
【００２９】
図７は第２の回転管球形放射器の概略断面図を示す。この放射器においては、底部８と外囲器３の底部８に向き合う部分との間に形成されている間隙２内に円板１７が設けられ、この円板１７は放射器容器１及びそれと固く結合された外囲器３に相対的に回転可能である。円板１７は放射器容器１つまり外囲器３が回転する際例えば固く保持されるようにすることができる。円板１７はしかしまた放射器容器１より小さい回転速度で同じ方向に又は反対方向に回転されるようにすることもできる。円板１７を設けることにより、冷却材を冷却材出口７の方向へ強制的に流そうとする流れが形成される。円板１７を適切に形成するか、ないしは円板１７を放射器容器１に関して適切に相対運動させると、冷却材を輸送するためのポンプを省略することができる。冷却材は冷却材出口７から熱交換器１８を介して再び冷却材入口６に供給される。
【００３０】
図８に示された第３の回転管球形放射器においては、円板１７は二重板の形に構成されている。それゆえ、冷却材出口７の方向への冷却材の特に強い流れが達成される。さらに図８に示された第３の回転管球形放射器においては、図７における冷却材、例えば絶縁油又は水を導入するための冷却材入口６に対応する冷却材入口６ａの他に、冷却材出口７の範囲に別の冷却材入口６ｂが設けられている。それゆえ、熱交換器１８から直接到来する冷却材が、事前に暖められることなく、別の冷却材入口６ｂを介して運転時に回転管球形放射器の底部８の特に強く暖められた範囲に供給されることが達成される。
【００３１】
図９は外囲器３を製造するための実施形態を示す。外囲器３は、第１のキャップ１９、２つの中央の外囲器半殻２０及び第２のキャップ２１から作ることができる。上述の外囲器構成要素は例えばPEEK(ポリエーテルエーテルケトン： Victrex社の登録商標)などのようなプラスチックから作ることができる。それらの構成要素は適切な組立手段により、又は接着により互いに結合することができる。
【００３２】
図１０から明らかなように、図９に示された中央の外囲器半殻２０の複数個を90°重なり合うように取付け、貼着により固着することもできる。それにより、外囲器３を特に圧力に耐えるようにすなわち耐圧力構造に形成することが達成される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の回転管球形放射器の概略断面図
【図２】図１におけるＸ-Ｘ´線に沿う断面図
【図３】図２におけるＡ-Ａ´線に沿う断面図
【図４】図２におけるＢ-Ｂ´線に沿う断面図
【図５ａ】流れ案内構造の例を示す平面図
【図５ｂ】流れ案内構造の例を示す平面図
【図５ｃ】流れ案内構造の例を示す平面図
【図５ｄ】流れ案内構造の例を示す平面図
【図５ｅ】流れ案内構造の例を示す平面図
【図５ｆ】流れ案内構造の例を示す平面図
【図６ａ】流れ案内構造の例を示す概略部分断面図
【図６ｂ】流れ案内構造の例を示す概略部分断面図
【図６ｃ】流れ案内構造の例を示す概略部分断面図
【図６ｄ】流れ案内構造の例を示す概略部分断面図
【図６ｅ】流れ案内構造の例を示す概略部分断面図
【図６ｆ】流れ案内構造の例を示す概略部分断面図
【図７】本発明の第２の回転管球形放射器の概略断面図
【図８】本発明の第３の回転管球形放射器の概略断面図
【図９】外囲器の製造の概略説明図
【図１０】外囲器の外囲器半殻の概略説明図。
【符号の説明】
【００３４】
１  放射器容器
２  間隙
３  外囲器
４  ラジアル部分
５  カバー部分
６  冷却材入口
７  冷却材出口
８、９  底部
１０、１０a、１０b  条片
１１  冷却通路
１２  フィン
１２a  円筒状ピン
１３  六角形の歯構造
１４  三角形の歯構造
１５  放射器容器の外面
１７  円板
１８  熱交換器
１９  第１のキャップ
２０  外囲器半殻
２１  第２のキャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
2007066900.tif 000007
【図５ｂ】
2007066900.tif 000008
【図５ｃ】
2007066900.tif 000009
【図５ｄ】
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【図５ｅ】
2007066900.tif 000011
【図５ｆ】
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【図６ａ】
2007066900.tif 000013
【図６ｂ】
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【図６ｃ】
2007066900.tif 000015
【図６ｄ】
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【図６ｅ】
2007066900.tif 000017
【図６ｆ】
2007066900.tif 000018
【図７】
2007066900.tif 000019
【図８】
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【図９】
2007066900.tif 000021
【図１０】
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